Наука

Мозковий імплант повернув паралізованій людині тактильні відчуття

Ян Буркхарт

Десять років тому Ян Буркхарт, якому зараз 28 років, під час дайвінгу пошкодив спинний мозок, був паралізований і з тих пір прикутий до інвалідного візка. Єдине, чим він може дуже обмежено рухати – права рука, але при цьому все одно нічого нею не відчуває. Тепер, завдяки розробленому в американському Меморіальному інституті Баттеля нейрокомп’ютерний інтерфейс (МКІ), Ян може знову грати в Guitar Hero і відчувати, з якою силою він стискає предмети.

Згідно опублікованій в журналі Cell науковій роботі, присвяченій «системі нейронного шунтування», комплекс пристроїв складається з трьох основних компонентів. Перший – це хірургічно імплантований чіп, розташований в області мозку, яка реагує на думки про рух. Другий – система інтерпретує мозкові хвилі і сигнали мозку, яка визначає про які рухи думає пацієнт (в даному випадку, Буркхарт). Нарешті, група електродів переводить розпізнані думки в стимуляцію м’язів на руці, що призводить до руху.

Ян Буркхарт

Перша версія система працювала добре з точки зору відновлення рухових функцій в руці Буркхарта, але його травма настільки серйозна, що він нічого не відчуває кінцівками. Тому, якщо Ян не бачить об’єкт, він не може зафіксувати дотик. Йому було важко впоратися навіть з такими простими завданнями, як пити газовану воду під час перегляду телевізора, оскільки управління рукою за допомогою НКІ вимагає великої концентрації.

Читайте також:  Біологи зуміли омолодити тканини людини на 3-7 років

Ян Буркхарт

Проте, незважаючи на параліч, стимуляція шкіри призводила до виникнення нервових сигналів, які все ще доходили до його мозку. Цей феномен відомий, як субперцептивна активність мозку – нервові імпульси виникають, але вони занадто слабкі для того, щоб мозок їх сприймав. Це означало, що у Буркхарта все ще збереглося кілька функціонуючих нервових волокон в руці.

Ян Буркхарт

Команда вчених вирішила посилити ці ледь помітні сигнали за допомогою тактильного зворотного зв’язку із застосуванням вібромоторів, таких же, як у мобільного телефону або ігрового контролера. Їх система використовує електроди на шкірі, які з’єднані з проводами обходять спинний мозок і посилають ці субперцептивні імпульси від дотику через нейроінтерфейс. А кілька вібраційних двигунів на плечі Буркхарта забезпечують зворотний зв’язок.

Читайте також:  Вчені вирішили одну з головних проблем сонячних панелей

Ян Буркхарт

Початкові результати виявилися надзвичайно багатообіцяючими – Буркхарт отримав здатність виявляти об’єкт із зав’язаними очима, покладаючись тільки на дотик. Тактильний зворотний зв’язок дає йому більший контроль над рухами руки, а також можливість відчувати силу тиску, яке потрібно використовувати при торканні різних предметів. У інженерів університету Баттеля вийшов перший в світі нейрокомп’ютерний інтерфейс, який може одночасно управляти відновленням руху і відчуттям дотику.

Для зручності пацієнта був створений тканинний рукав з датчиками, щоб в перспективі Ян міг користуватися новими можливостями і вдома — перші тестові манжети були громіздкими і не дуже зручними, особливо з урахуванням того, що між сенсорами і шкірою повинен був знаходитися гель. Поки що лімітуючим фактором є необхідність наявності потужного комп’ютера, до якого вся система датчиків повинна підключатися. Вчені сподіваються найближчим часом створити компактний блок електроніки розміром не більше планшета або книги, щоб вмістити його в інвалідний візок.

Залишити коментар